Датчики пламени на основе оптоэлектронных элементов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №22 (364) май 2021 г.

Дата публикации: 31.05.2021

Статья просмотрена: 16 раз

Библиографическое описание:

Кансейтов, Т. М. Датчики пламени на основе оптоэлектронных элементов / Т. М. Кансейтов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 22 (364). — С. 22-24. — URL: https://moluch.ru/archive/364/81578/ (дата обращения: 25.01.2022).



Одними из главных условий проектирования оптоэлектронных датчиков пламени заключаются в следующим:

  1. При проектировании оптоэлектронных датчиков необходимо сконцентрироваться на главном работающим элементе, который и определяет параметры датчика — приемник излучения.
  2. Соответствие устройства различным видам возгорания обеспечивается за счет разнообразия фотоэлектрических характеристик ПИ.
  3. Соответствие устройств к условиям эксплуатации и сопряжённость их с приемно-контрольными приборами и управления (ПКПиУ) получается за счет применения специальных конструкций и электронных схем обработки сигналов.
  4. Устройства работоспособности датчика своими оптическими параметрами должны соответствовать очагу возгорания.

Соответствие устройства различным видам возгорания

В связи с постоянным развитием появляются новые технологии и материалы, которые помогут спроектировать новейшие полупроводниковые многоспектральные, многоэлементные фотогальванические приемники излучения (ПИ), непосредственно преобразующие излучение пламени и фоновых оптических помех.

Применение такого ПИ в качестве главного рабочего в оптоэлектронных датчиках пламени помогает распознать пламя с применением принципа спектральной селекции, когда выделяемое пламенем излучение на фоне различных оптических помех регистрируется в спектре его излучения, излучающих свет, продуктов горения, например паров воды и углекислого газа.

Для выявления пламени при таком способе опознавания не требуется наличия колебаний интенсивности излучения, это является важным условием работы и основным минусом всех известных датчиков пламени, поскольку необходимость работы по «светящимся» источникам дает начало высокому значению ложных срабатываний «светящихся» оптических помех.

Видоизменяя состав полупроводникового материала и спектр пропускания интерференционных фильтров, который входят в состав ПИ, мы получим спектральные характеристики чувствительности оптоэлектронных датчиков пламени, которые будут соответствовать спектру излучения очагов возгорания.

На рисунке 1 изображены спектральные характеристики фоточувствительных элементов (ФЭ), полученные способом, который был описан выше.

Спектральные характеристики ФЭ

Рис. 1. Спектральные характеристики ФЭ

Сравнивая сигналы, которые приходят от каждого ФЭ с спектральной характеристикой, можно с точностью узнать, оптическая помеха или это излучение возгорания.

Соответствие устройств к условиям эксплуатации и сопряжённость их с приемно-контрольными приборами и управления (ПКПиУ)

Полное соответствие датчика нужным условиям пожаробезопасности соответствие должно быть не только по оптическому компоненту (оптический вход датчика), но и по электрическому (электрический выход датчика). В адресно-аналоговых типов датчиков, нужно учитывать возможности построения адресной системы в совокупности с возможностями ПКПиУ и соответствующей им системы.

Главные требования к оптоэлектронному датчику пламени:

  1. Датчик периодически должен посылать на ПКПиУ сигналы о самодиагностике, также посылать сигнал «Неисправность» и сигнал «Пожар».
  2. Датчик должен соответствовать требованиям по взрывобезопасности, рабочий диапазон температур (от –65 до +85 °С), и обладать устойчивостью к агрессивным (оксид серы).
  3. В таком датчике должна быть осуществима возможность дооборудование его адресной меткой (плата).

Соответствие оптических параметров устройства очагам возгорания

В качестве устройства для проверки работоспособности датчиков используются фонари (инфракрасные).

Спектральное распределение излучения фонаря воспроизводит инфракрасные спектры излучения разных видов возгорания, одновременно освещая и направляя луч на датчик. Спектры данного излучения с высокой точностью совпадают со спектрами излучения определенного вида возгорания.

Контроль неисправности (самоконтроль) ПИ реализуется путем присоединения к ПИ инфракрасного излучателя, который помогает направлять излучение обходя систему интерференционных фильтров так, что просвечиваются и диагностируются все фоточувствительные элементы.

При проверке загрязнения входного окна спектр излучения проверочного излучателя и спектрального распределения чувствительности фоточувствительных элементов должны соответствовать друг другу. Фотолюминесцентный излучатель с интерференционными фильтрами используется как проверочный излучатель (контрольный).

При подборе оборудования оптоэлектронных датчиков пламени необходимо:

– Проанализировать и определить вероятные очаги возгорания, помехи (оптические), а также наличие взрывоопасности;

– Проанализировать и определить особенность расположения защищаемых объектов в зоне контроля датчика;

– Изучение паспортах данных (ПС), руководства по эксплуатации (РЭ), сертификатов соответствия датчика.

– Наличие дополнительных требований к датчику, которые не указаны в ПС, РЭ, но которые необходимы при учитывании особенностей защищаемого объекта.

Литература:

  1. Медведев Ф. К., Варфоломеев С. П. и др. Электрон- но-оптические извещатели пламени. ИК-приемники нового поколения // Электроника НТБ. 2000. № 6
  2. Семенов А. С. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации / А. С. Семенов, В. Л. Смирнов, А. В. Шмалько. — М: Радио и связь, 1990. — 224 с.
  3. Н. В. Никоноров, С. М. Шандаров. Волноводная фотоника: учебное пособие, курс лекций. — СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. — 143 с.
Основные термины (генерируются автоматически): оптоэлектронный датчик пламени, вид возгорания, датчик, очаг возгорания, проверочный излучатель, различный вид возгорания, соответствие устройств, соответствие устройства, условие эксплуатации.


Задать вопрос